(新高考)高考物理一輪復習課件第14章第2講《固體、液體與氣體》(含解析)

熱學第十四章第2講固體、液體與氣體主干梳理對點激活不規(guī)則

確定

各向同性

無規(guī)則

在一定條件下

食鹽

有規(guī)則地

周期性

有規(guī)則

距離

不同

不同的規(guī)則

流動性

規(guī)則排列

晶體的各向異性

溫度范圍

濃度范圍

繃緊

收縮

相切

垂直

浸潤

不浸潤

3．毛細現象：浸潤液體在細管中上升的現象，以及不浸潤液體在細管中下降的現象，稱為毛細現象。熱平衡

t＋273.15K

溫度

反比

壓強

正比

體積

正比

壓強

理想化

不太低

是一定的

就增大

增大

不變

保持不變就增大

一

堵點疏通1．有無確定的熔點是區(qū)分晶體和非晶體比較準確的方法。(

)2．液晶具有液體的流動性，又具有晶體的光學各向異性。(

)3．船浮于水面上不是由于液體的表面張力。(

)4．壓強極大的氣體不再遵從氣體實驗定律。(

)5．物理性質各向同性的一定是非晶體。(

)6．若液體對某種固體是浸潤的，當液體裝在由這種固體物質做成的細管時，液體跟固體接觸的面積有擴大的趨勢。(

)√

√

√

√

×

√

二

對點激活1．(人教版選擇性必修第三冊·P32·實驗改編)(多選)在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的針接觸石蠟層背面上一點，石蠟熔化的范圍分別如圖(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過程中溫度隨加熱時間變化的關系如圖(4)所示。下列判斷正確的是(

)A．甲、乙為非晶體，丙是晶體B．甲、丙為晶體，乙是非晶體C．甲、丙為非晶體，乙是晶體D．甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體解析由圖(1)、(2)、(3)可知：甲、乙具有各向同性，丙具有各向異性；由圖(4)可知：甲、丙有固定的熔點，乙無固定的熔點，所以甲、丙為晶體，乙是非晶體，其中甲為多晶體，丙為單晶體，故B、D正確，A、C錯誤。答案解析2．(人教版選擇性必修第三冊·P38·圖2.5－5改編)(多選)液體表面有一層跟氣體接觸的薄層，叫作表面層；同樣，當液體與固體接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫作附著層。對于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現象，如圖甲、乙所示，有下列幾種解釋，正確的是(

)A．表面層Ⅰ內分子的分布比液體內部疏B．表面層Ⅱ內分子的分布比液體內部密C．附著層Ⅰ內的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強D．附著層Ⅱ內的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強答案解析液體表面層中分子間距離r略大于r0，而液體內部分子間的距離r略小于r0，故表面層Ⅰ、表面層Ⅱ內分子的分布均比液體內部稀疏，A正確，B錯誤。由甲圖可知，水浸潤玻璃，說明附著層Ⅰ中的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用強，C正確；由乙圖可知，附著層Ⅱ內的液體和與之接觸的玻璃的相互作用比液體分子之間的相互作用弱，D錯誤。解析3．對一定質量的氣體來說，下列幾點能做到的是(

)A．保持壓強和體積不變而改變它的溫度B．保持壓強不變，同時升高溫度并減小體積C．保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強D．保持體積不變，同時增加壓強并降低溫度答案解析4.(人教版選擇性必修第三冊·P30·T3改編)如圖，向一個空的鋁制飲料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內引入一小段油柱(長度可以忽略)。如果不計大氣壓的變化，這就是一個簡易的氣溫計。已知鋁罐的容積是360cm3，吸管內部粗細均勻，橫截面積為0.2cm2，吸管的有效長度為20cm，當溫度為25℃時，油柱離管口10cm。取T＝t＋273K。(1)吸管上標刻溫度值時，刻度是否應該均勻？(2)估算這個氣溫計的測量范圍。答案(1)刻度是均勻的(2)23.4～26.6℃答案解析解析考點細研悟法培優(yōu)考點

1固體和液體的性質1.晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質上都表現出各向異性。多晶體和非晶體具有各向同性。(2)只要是具有各向異性的固體必定是晶體，且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點的固體必定是晶體，反之，必是非晶體。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。2．液體表面張力(1)形成原因在液體內部，分子間平均距離r略小于r0，分子間的作用力表現為斥力；在表面層，分子間的距離r略大于分子間的平衡距離r0，分子間的作用力表現為引力。(2)液體表面特性表面層分子間的引力使液面產生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜。(3)表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。(4)表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。(5)表面張力的大小跟邊界線的長度、液體的種類、溫度都有關系。3．浸潤和不浸潤浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現。當液體與固體接觸時，液體和與之接觸的固體的相互作用可能比液體分子之間的相互作用強，也可能比液體分子之間的相互作用弱，這取決于液體、固體兩種物質的性質。如果液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強，則液體能夠浸潤固體，反之，則液體不浸潤固體。4．毛細現象由于液體浸潤管壁，如細玻璃管中的水，液面呈如圖形狀。液面邊緣部分的表面張力如圖所示，這個力使管中液體向上運動。當管中液體上升到一定高度時，液體所受重力與這個使它向上的力平衡，液面穩(wěn)定在一定的高度。實驗和理論分析都表明，對于一定的液體和一定材質的管壁，管的內徑越細，液體所能達到的高度越高。對于不浸潤液體在細管中下降，也可作類似分析。例1

(多選)下列說法正確的是(

)A．多晶體內部沿不同方向的等長線段上微粒的個數通常是相等的B．單晶體有固定的熔點，多晶體和非晶體沒有固定的熔點C．當液體與大氣相接觸時，液體表面層內的分子所受其他分子作用力的合力總是指向液體內部D．有些晶體在一定條件下可轉化為非晶體

(1)多晶體是由什么組成的？提示：多晶體是由許多單晶體雜亂無章地組合而成的。(2)多晶體有沒有固定熔點？提示：有。答案嘗試解答選ACD。多晶體是由許多取向雜亂無章的單晶體組成的，所以多晶體內部沿不同方向的等長線段上微粒的個數通常是相等的，A正確；單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，B錯誤；當液體與大氣相接觸時，液體表面層內的分子間距較大，分子所受其他分子作用力的合力總是指向液體內部，C正確；天然水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶體，D正確。嘗試解答單晶體、多晶體、非晶體的區(qū)別三者的區(qū)別主要在以下三個方面：有無規(guī)則的幾何外形；有無固定的熔點；各向同性還是各向異性。單晶體有規(guī)則的幾何外形；單晶體和多晶體有固定的熔點；多晶體和非晶體表現出各向同性。[變式1－1]

(多選)下列說法正確的是(

)A．在毛細現象中，毛細管中的液面有的升高，有的降低，這與液體的種類和毛細管的材質有關B．脫脂棉脫脂的目的在于使它從不被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?，以便吸取藥液C．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體D．食鹽受潮后結成塊，說明食鹽從晶體變成非晶體答案解析在毛細現象中，毛細管中的液面有的升高，有的降低，這與液體的種類和毛細管的材質有關，A正確；脫脂棉脫脂的目的在于使它從不被水浸潤變?yōu)榭梢员凰櫍员阄∷幰?，B正確；燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明云母片是單晶體，其導熱性表現為各向異性，C錯誤；要判斷一種物質是否是晶體，應看它是否有確定的熔點，食鹽受潮后結塊，只是從單晶體變成多晶體，故D錯誤。嘗試解答[變式1－2]下列說法正確的是(

)A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體B．液晶都是人工合成的物質C．由于水的表面張力作用，即使雨傘上有很多細小的孔，傘也能達到遮雨的效果D．水銀對所有固體都是不浸潤的解析晶體敲碎后得到的小顆粒仍然為晶體，故A錯誤；天然存在液晶，例如人體組織中也存在液晶結構，故B錯誤；雨傘上的孔較小，由于水的表面張力作用，雨水不會從細孔中流下，故C正確；水銀浸潤鉛，故D錯誤。答案解析考點

2氣體壓強的理解及計算1.氣體壓強的決定因素(1)宏觀上：對于一定質量的理想氣體，決定于氣體的溫度和體積。(2)微觀上：決定于氣體分子的平均動能和氣體分子的數密度。2．封閉氣體壓強的計算方法(1)平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法①液面法：選取合理的液面為研究對象，分析液面兩側受力情況，建立平衡方程，消去面積，得到液面兩側壓強相等的方程，求得氣體的壓強。如圖甲中選與虛線等高的左管中液面為研究對象。③平衡法：選取與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象進行受力分析，得到液柱(或活塞、汽缸)的受力平衡方程，求得氣體的壓強。如圖乙選活塞、圖丙選液柱進行受力分析。(2)加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的求法選取與氣體接觸的液柱(或活塞、汽缸)為研究對象，進行受力分析(特別注意內、外氣體的壓力)，利用牛頓第二定律列方程求解。例2

(1)(2020·河北省衡水中學三月份教學質量監(jiān)測)汽缸的橫截面積為S，質量為m的梯形活塞上面是水平的，下面與右側豎直方向的夾角為α，如圖甲所示，當活塞上放質量為M的重物時處于靜止狀態(tài)。設外部大氣壓強為p0，若活塞與缸壁之間無摩擦。重力加速度為g，求汽缸中氣體的壓強。(2)如圖乙、丙中兩個汽缸質量均為M，內部橫截面積均為S，兩個活塞的質量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下。不計活塞與汽缸壁之間的摩擦，兩個汽缸內分別封閉有一定質量的空氣A、B，大氣壓為p0，重力加速度為g，求封閉氣體A、B的壓強各多大？(3)(2020·山東省濱州市三模)如圖丁所示，一導熱良好的足夠長汽缸水平放置在光滑水平桌面上，桌面足夠高，汽缸內有一活塞封閉了一定質量的理想氣體。一足夠長輕繩跨過定滑輪，一端連接在活塞上，另一端掛一鉤碼，滑輪與活塞間的輕繩與桌面平行，不計一切摩擦。已知當地重力加速度為g，大氣壓為p0，鉤碼質量為m1，活塞質量為m2，汽缸質量為m3，活塞橫截面積為S。則釋放鉤碼，汽缸穩(wěn)定運動過程中，汽缸內理想氣體的壓強為________。A

嘗試解答嘗試解答嘗試解答封閉氣體壓強的求解思路封閉氣體的壓強，不僅與氣體的狀態(tài)變化有關，還與相關的液柱、活塞、汽缸等物體的受力情況和運動狀態(tài)有關。解決這類問題的關鍵是要明確研究對象，然后分析研究對象的受力情況，再根據運動情況，列出關于研究對象的力學方程，然后解方程，就可求得封閉氣體的壓強。[變式2－1]

(2020·北京市西城區(qū)一模)關于氣體的壓強，下列說法正確的是(

)A．單位體積內的分子數越多，氣體的壓強就越大B．分子的平均動能越小，氣體的壓強就越小C．一定質量的理想氣體，體積越大，溫度越低，氣體的壓強就越小D．一定質量的理想氣體，體積越大，溫度越高，氣體的壓強就越大答案解析[變式2－2]若已知大氣壓強為p0，如圖所示各裝置均處于靜止狀態(tài)，圖中液體密度均為ρ，重力加速度為g，求被封閉氣體的壓強。答案解析答案考點

3氣體實驗定律及理想氣體狀態(tài)方程的應用利用氣體實驗定律、理想氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路(1)選對象：確定研究對象，一般地說，研究對象分兩類：一類是熱學研究對象(一定質量的理想氣體)；另一類是力學研究對象(汽缸、活塞、液柱或某系統(tǒng))。(2)找參量：分析物理過程，對熱學研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程；對力學研究對象往往需要進行受力分析，依據力學規(guī)律(平衡條件或牛頓第二定律)確定壓強。(3)列方程：挖掘題目的隱含條件，如幾何關系等，列出輔助方程；依據氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程。注意：分析氣體狀態(tài)變化過程應注意以下幾方面：①從力學的角度分析壓強，判斷是否屬于等壓過程。②如果題目條件是緩慢壓縮導熱良好的汽缸中的氣體，且環(huán)境溫度不變，意味著氣體是等溫變化。③底部連通的容器內靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等。④當液體為水銀時，可靈活應用壓強單位“cmHg”，使計算過程簡捷。(1)如何確定液體流入后上、下兩部分的氣體體積？

(2)液體流入后，上、下兩部分氣體的壓強有何關系？提示：p2S＝p1S＋mg。嘗試解答嘗試解答處理“多個封閉氣體”相互關聯問題的技巧(1)分別研究各部分氣體，分析它們的初狀態(tài)和末狀態(tài)的參量。(2)找出它們各自遵循的規(guī)律，并寫出相應的方程。(3)找出各部分氣體之間壓強或體積的關系式。(4)聯立求解。對求解的結果注意分析合理性。[變式3－1]

(2020·廣東省廣州市二模)如圖所示，長為L、橫截面積為S、質量為m的筒狀小瓶，底朝上漂浮在某液體中。平衡時，瓶內空氣柱長為0.21L，瓶內、外液面高度差為0.10L；再在瓶底放上一質量為m的物塊，平衡時，瓶底恰好和液面相平。已知重力加速度為g，系統(tǒng)溫度不變，瓶壁和瓶底厚度可忽略。求：(1)液體密度ρ；(2)大氣壓強p0。答案解析答案(1)297K

(2)326.7K[變式3－2]

(2020·福建省莆田市高三第二次質量檢測)如圖是某科技創(chuàng)新小組自制的一個監(jiān)控氣溫的報警裝置，在板上固定一個開口向右、導熱性能良好的汽缸(足夠長)，用一輕質活塞將一定質量的理想氣體封閉在汽缸內，汽缸右側固定一個帶壓力傳感器的警報器A。當汽缸內溫度為270K時，活塞到警報器的距離L1＝3cm，到汽缸底部的距離L2＝30cm。當警報器受到的壓力為10N時開始報警。已知大氣壓強p0恒為1.0×105Pa，活塞橫截面積S＝10cm2，不計活塞厚度及一切摩擦。求：(1)活塞剛好碰到傳感器時的環(huán)境溫度；(2)開始報警的溫度。答案解析例4

(2020·海南省3月月考)如圖所示是一定質量的理想氣體的壓強和攝氏溫度的關系圖像，氣體由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b的過程中，氣體的體積(

)A．一直增大B．一直減小C．保持不變D．先變大后變小答案

(1)題目中的圖像表示的是等容變化嗎？提示：不是。(2)如何作過a、b點的等容線？提示：過a、b點的等容線的延長線與t軸交于同一點，且該點的溫度為－273.15℃。嘗試解答氣體狀態(tài)變化的圖像問題的解題技巧(1)明確點、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題，應當明確圖像上的點表示一定質量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確圖像斜率的物理意義：在V－T圖像(p－T圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)大小，可以比較這兩個狀態(tài)點與原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(或體積)越?。恍甭试叫?，壓強(或體積)越大。(3)明確圖像面積的物理意義：在p－V圖像中，p－V圖線與V軸所圍圖形的面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功。[變式4－1]

(2020·北京高考)如圖所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經歷兩個過程，先后到達狀態(tài)B和C。有關A、B和C三個狀態(tài)溫度TA、TB和TC的關系，正確的是(

)A．TA＝TB，TB＝TCB．TA<TB，TB<TCC．TA＝TC，TB>TCD．TA＝TC，TB<TC答案解析[變式4－2]

(2019·全國卷Ⅱ)如p-V圖所示，1、2、3三個點代表某容器中一定量理想氣體的三個不同狀態(tài)，對應的溫度分別是T1、T2、T3。用N1、N2、N3分別表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內撞擊容器壁上單位面積的平均次數，則N1________N2，T1________T3，N2________N3。(填“大于”“小于”或“等于”)大于

等于

大于

解析考點

5變質量氣體問題分析變質量氣體問題時，要通過巧妙地選擇研究對象，使變質量氣體問題轉化為定質量氣體問題，用氣體實驗定律求解。1．打氣問題：選擇原有氣體和即將充入的氣體整體作為研究對象，就可把充氣過程中氣體質量變化問題轉化為定質量氣體的狀態(tài)變化問題。2．抽氣問題：將每次抽氣過程中抽出的氣體和剩余氣體整體作為研究對象，質量不變，故抽氣過程可以看成是定質量氣體狀態(tài)變化過程。3．灌氣問題：把大容器中的剩余氣體和多個小容器中的氣體整體作為研究對象，可將變質量問題轉化為定質量問題。4．漏氣問題：選容器內剩余氣體和漏出氣體整體作為研究對象，便可使變質量問題變成定質量問題。例5

(2020·東北三省四市教研聯合體模擬)如圖所示，A、B是兩只容積為V的容器，C是用活塞密封的氣筒，它的工作體積為0.5V，C與A、B通過兩只單向進氣閥a、b相連，當氣筒抽氣時a打開、b關閉，當氣筒打氣時b打開、a關閉。最初A、B兩容器內氣體的壓強均為大氣壓強p0，活塞位于氣筒C的最右側。(氣筒與容器間連接處的體積不計，氣體溫度保持不變)求：(1)以工作體積完成第一次抽氣后氣筒C內氣體的壓強p1；(2)現在讓活塞以工作體積完成抽氣、打氣各2次后，A、B容器內的氣體壓強之比。

(1)抽氣的過程選誰為研究對象？提示：A和C內的氣體。(2)打氣的過程選誰為研究對象？提示：C和B內的氣體。嘗試解答(2)第一次打氣，有p0V＝p2V1,0.5p1V＝p2V2，其中V1＋V2＝V，整理得p0V＋0.5p1V＝p2V第二次抽氣，有p1V＝pA(0.5＋1)V同理，第二次打氣，有p2V＋0.5pAV＝pBV解得pA∶pB＝2∶7。嘗試解答解決變質量問題的通用方法通過巧妙選取合適的研究對象，使這類問題轉化為定質量的氣體問題，從而利用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程解決。[變式5－1]

(2020·山東省第一次仿真聯考)醫(yī)用氧氣鋼瓶的容積V0＝40L，室內常溫下充裝氧氣后，氧氣鋼瓶內部壓強p1＝140atm，釋放氧氣時瓶內壓強不能低于p2＝2atm。病人一般在室內常溫下吸氧時，每分鐘需要消耗1atm下2L氧氣，室內常溫下，一瓶氧氣能供一個病人吸氧的最長時間為(

)A．23小時

B．33.5小時C．46小時

D．80小時答案解析[變式5－2]

(2019·全國卷Ⅰ)熱等靜壓設備廣泛應用于材料加工中。該設備工作時，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺熱等靜壓設備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10－2m3，使用前瓶中氣體壓強為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106Pa；室溫溫度為27℃。氬氣可視為理想氣體。(1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強；(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃，求此時爐腔中氣體的壓強。答案(1)3.2×107Pa

(2)1.6×108Pa解析(1)設初始時每瓶氣體的體積為V0，壓強為p0；使用后瓶中剩余氣體的壓強為p1。假設體積為V0、壓強為p0的氣體壓強變?yōu)閜1時，其體積膨脹為V1。由玻意耳定律有p0V0＝p1V1 ①每瓶被壓入進爐腔的氣體在室溫和壓強為p1條件下的體積為V1′＝V1－V0 ②設10瓶氣體壓入爐腔后爐腔中氣體的壓強為p2，體積為V2。由玻意耳定律有p2V2＝10p1V1′ ③聯立①②③式并代入題給數據得p2＝3.2×107Pa。

④答案解析解析高考模擬隨堂集訓答案解析2．(2020·全國卷Ⅱ)潛水鐘是一種水下救生設備，它是一個底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒；工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強為p0，H?h，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。(1)求進入圓筒內水的高度l；(2)保持H不變，壓入空氣使筒內的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為p0時的體積。答案解析解析3．(2020·全國卷Ⅲ)如圖，兩側粗細均勻、橫截面積相等、高度均為H＝18cm的U形管，左管上端封閉，右管上端開口。右管中有高h0＝4cm的水銀柱，水銀柱上表面離管口的距離l＝12cm。管底水平段的體積可忽略。環(huán)境溫度為T1＝283K，大氣壓強p0＝76cmHg。答案(1)12.9cm

(2)363K答案(1)現從右側端口緩慢注入水銀(與原水銀柱之間無氣隙)，恰好使水銀柱下端到達右管底部。此時水銀柱的高度為多少？(2)再將左管中密封氣體緩慢加熱，使水銀柱上表面恰與右管口平齊，此時密封氣體的溫度為多少？解析解析(1)設密封氣體初始體積為V1，壓強為p1，密封氣體先經等溫壓縮過程體積變?yōu)閂2，壓強變?yōu)閜2，由玻意耳定律有p1V1＝p2V2 ①設注入水銀后水銀柱高度為h，水銀的密度為ρ，左、右管的橫截面積均為S，由題設條件有p1＝p0＋ρgh0 ②p2＝p0＋ρgh

③V1＝(2H－l－h(huán)0)S，V2＝HS ④聯立①②③④式并代入題給數據得h≈12.9cm。

⑤解析答案解析解析5．(2019·全國卷Ⅱ)如圖，一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個汽缸連通而成，容器平放在水平地面上，汽缸內壁光滑。整個容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分，分別充有氫氣、空氣和氮氣。平衡時，氮氣的壓強和體積分別為p0和V0，氫氣的體積為2V0，空氣的壓強為p。現緩慢地將中部的空氣全部抽出，抽氣過程中氫氣和氮氣的溫度保持不變，活塞沒有到達兩汽缸的連接處，求：(1)抽氣前氫氣的壓強；(2)抽氣后氫氣的壓強和體積。答案解析6．(2019·全國卷Ⅲ)如圖，一粗細均勻的細管開口向上豎直放置，管內有一段高度為2.0cm的水銀柱，水銀柱下密封了一定量的理想氣體，水銀柱上表面到管口的距離為2.0cm。若將細管倒置，水銀柱下表面恰好位于管口處，且無水銀滴落，管內氣體溫度與環(huán)境溫度相同。已知大氣壓強為76cmHg，環(huán)境溫度為296K。(1)求細管的長度；(2)若在倒置前，緩慢加熱管內被密封的氣體，直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止，求此時密封氣體的溫度。答案(1)41cm

(2)312K答案解析(1)設細管的長度為L，橫截面的面積為S，水銀柱高度為h；初始時，設水銀柱上表面到管口的距離為h1，被密封氣體的體積為V，壓強為p；細管倒置時，被密封氣體的體積為V1，壓強為p1。由玻意耳定律有pV＝p1V1 ①由力的平衡條件有pS＝p0S＋ρghS

②p1S＋ρghS＝p0S ③式中，ρ、g分別為水銀的密度和重力加速度的大小，p0為大氣壓強。由題意有V＝S(L－h(huán)1－h(huán)) ④V1＝S(L－h(huán)) ⑤由①②③④⑤式和題給數據得L＝41cm ⑥解析解析7．(2017·全國卷Ⅰ)如圖，容積均為V的汽缸A、B下端有細管(容積可忽略)連通，閥門K2位于細管的中部，A、B的頂部各有一閥門K1、K3；B中有一可自由滑動的活塞(質量、體積均可忽略)。初始時，三個閥門均打開，活塞在B的底部；關閉K2、K3，通過K1給汽缸充氣，使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關閉K1。已知室溫為27℃，汽缸導熱。答案(1)打開K2，求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強；(2)接著打開K3，求穩(wěn)定時活塞的位置；(3)再緩慢加熱汽缸內氣體使其溫度升高20℃，求此時活塞下方氣體的壓強。解析解析8．(2017·全國卷Ⅱ)一熱氣球體積為V，內部充有溫度為Ta的熱空氣，氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個大氣壓、溫度為T0時的密度為ρ0，該氣球內、外的氣壓始終都為1個大氣壓，重力加速度大小為g。(1)求該熱氣球所受浮力的大?。?2)求該熱氣球內空氣所受的重力；(3)設充氣前熱氣球的質量為m0，求充氣后它還能托起的最大質量。答案解析解析課時作業(yè)一、選擇題(本題共5小題，每小題8分，共40分。其中1～3題為單選，4～5題為多選)1.(2020·北京市西城區(qū)模擬)一定質量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經歷ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，其p-T圖像如圖所示，下列判斷正確的是(

)A．狀態(tài)a的體積小于狀態(tài)b的體積B．狀態(tài)b的體積小于狀態(tài)c的體積C．狀態(tài)a分子的平均動能最大D．狀態(tài)c分子的平均動能最小答案解析2．(2020·天津市南開中學模擬)民間常用“拔火罐”來治療某些疾病，方法是將點燃的紙片放入一個小罐內，當紙片燃燒完時，迅速將火罐開口端緊壓在皮膚上，火罐就會緊緊地被“吸”在皮膚上。其原因是，當火罐內的氣體(

)A．溫度不變時，體積減小，壓強增大B．體積不變時，溫度降低，壓強減小C．壓強不變時，溫度降低，體積減小D．質量不變時，壓強增大，體積減小答案解析把罐扣在皮膚上，罐內空氣的體積等于火罐的容積，體積不變，氣體經過熱傳遞，溫度不斷降低，氣體發(fā)生等容變化，由查理定律可知，氣體壓強減小，火罐內氣體壓強小于外界大氣壓，大氣壓就將火罐緊緊地壓在皮膚上，故B正確，A、C、D錯誤。解析3．(2020·北京市東城區(qū)校級三模)關于固體、液體，下列說法正確的是(

)A．晶體沒有確定的熔點，非晶體有確定的熔點B．液晶既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學各向異性C．液體的表面張力使液體表面具有擴張趨勢，使液體表面積趨于最大D．發(fā)生毛細現象時，細管中的液體只能上升不會下降答案解析晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點，A錯誤。由液晶的性質知，它既具有液體的流動性，又像某些晶體那樣具有光學各向異性，B正確。液體的表面張力使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，故C錯誤。毛細管插入液體中，當液體浸潤毛細管時，管內液面上升，高于管外；當液體不浸潤毛細管時，管內液面下降，低于管外，故D錯誤。解析4．(2020·寧夏銀川九中、石嘴山三中、平羅中學三校聯考改編)下列說法正確的是(

)A．即使水凝結成冰后，水分子的熱運動也不會停止B．將一塊晶體敲碎，得到的小顆粒也是晶體C．由同種元素構成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內能也保持不變答案解析水結成冰后，水分子的熱運動也不會停止，A正確；將一塊晶體敲碎不改變其性質，因此得到的小顆粒還是晶體，B正確；由同種元素構成的固體，可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體，如石墨和金剛石，C正確；晶體在熔化過程中吸熱，溫度保持不變，則分子熱運動的平均動能不變，吸收的熱量使分子勢能發(fā)生了變化，因此其內能發(fā)生了變化，D錯誤。解析A．只對氣柱L1加熱，則氣柱L1長度變大，氣柱L2長度不變B．只對氣柱L2加熱，則h不變，氣柱L2長度減小C．若在右管中注入一些水銀，氣柱L1長度將增大D．對氣柱L1、L2同時加熱，則氣柱L1、L2長度均增大5.(2020·山東省泰安市肥城市適應性訓練)如圖所示，足夠長U形管豎直放置，左右兩側分別用水銀封有L1、L2兩部分氣體，則下列陳述中正確的是(

)答案解析只對氣柱L1加熱，假設其體積不變，由查理定律知其壓強增大，所以假設不成立，L1長度將增大，氣柱L2壓強和溫度保持不變，則其長度不變，故A正確；只對L2加熱，氣柱L2做等壓變化，由蓋—呂薩克定律知，溫度升高，體積增大，故氣柱L2長度增大，由于氣柱L2的壓強不變，則h不變，故B錯誤；若在右管中注入一些水銀，L2壓強增大，假設L1的體積不變，因L1的壓強與h長度的水銀柱產生的壓強之和隨之增大，則L1的壓強增大，根據玻意耳定律得L1長度將減小，故假設不成立，C錯誤；對氣柱L1、L2同時加熱，L2壓強不變，由蓋—呂薩克定律可知L2長度增大，假設L1體積不變，由查理定律可知，L1的壓強增大，故假設不成立，L1長度增大、h減小，故D正確。解析解析由于隨著瓶中熱水溫度降低，瓶內氣體溫度降低，則瓶內氣體分子平均動能減小，分子平均速率減小，則在其他條件不變的情況下，單位時間內瓶蓋受到瓶內氣體分子的撞擊次數減少，從而導致瓶內氣體的壓強變小，瓶蓋變緊。二、非選擇題(本題共6小題，共60分)6．(2021·八省聯考廣東卷)(6分)某學生在水瓶中裝入半瓶熱水，蓋緊瓶蓋，一段時間后，該同學發(fā)現瓶蓋變緊。其本質原因是單位時間內瓶蓋受到瓶內氣體分子的撞擊次數________(選填“增加”“減少”或“不變”)，瓶內氣體分子平均動能________(選填“增大”“減小”或“不變”)。解析減少

減小

7.(2021·山東省青島市高三(上)期末教學質量檢測)(9分)物理課堂上，老師帶領學生演示了“馬德堡半球實驗”。老師取兩個在碗底各焊接了鐵環(huán)的不銹鋼碗，讓兩只碗口正對但不接觸，點燃一張紙放到碗內，然后迅速把兩只碗扣在一起，再在碗的外面澆水，使其冷卻到環(huán)境溫度。在兩碗底的鐵環(huán)上拴上兩根繩子，讓兩組同學朝相反的方向水平拉繩，試圖把兩個碗拉開，結果當兩組同學各增加到5人時，才把碗拉開。已知碗口的直徑為20cm，環(huán)境溫度為27℃，實驗過程中碗不變形，也不漏氣，每個人平均拉力為F＝200N，大氣壓強p0＝1×105Pa。求：(1)兩只碗剛扣在一起時，碗內空氣的溫度為多少攝氏度？(2)兩只碗剛扣在一起后，碗內剩余空氣質量與碗內最初空氣質量的比值。答案解析答案(1)167℃

(2)0.68解析8．(2021·八省聯考河北卷)(9分)“天問1號”的發(fā)射開啟了我國探測火星的征程。設想將圖中所示的粗細均勻、導熱良好、右端封閉有一定質量理想氣體的“U”形管帶往火星表面?！癠”形管分別在地球和火星表面某時某地豎直放置時的相關參數如表所示。地球火星重力加速度g0.38g環(huán)境溫度T地＝300KT火＝280K大氣壓強p地＝76.0cmHgp火封閉氣柱長度l地＝19.0cml火＝56.0cm水銀柱高度差h地＝73.0cmh火求：(結果保留2位有效數字)(1)火星表面高1m的水銀柱產生的壓強相當于地球表面多高水柱產生的壓強。已知ρ水銀＝13.6×103kg/m3，ρ水＝1.0×103kg/m3；(2)火星表面的大氣壓強p火。答案(1)5.2m

(2)0.57cmHg答案解析解析9．(2020·湖南省永州市培優(yōu)信息卷)(12分)如圖所示，將橫截面積S＝100cm2、容積為V＝5L、開口向上的導熱良好的汽缸，置于t1＝－13℃的環(huán)境中。用厚度不計的輕質活塞將體積為V1＝4L的理想氣體封閉在汽缸中，汽缸底部有一個單向閥門N。外界大氣壓強p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，不計一切摩擦，取T＝t＋273K。求：(1)將活塞用卡銷Q鎖定，用打氣筒通過閥門N給汽缸充氣，每次可將體積V0＝100mL、壓強為p0的理想氣體全部打入汽缸中，則打氣多少次，才能使其內部壓強達到1.2p0?(2)當汽缸內氣體壓強達到1.2p0時，停